能源互聯(lián)網(wǎng)的最佳實(shí)踐

付德民+綦躍倡

摘要：與美、歐、日等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)相比，中國的能源效率偏低。當(dāng)今許多國家已將“能源效率”與煤炭、石油天然氣、水能及核能等并稱為“第五能源”。[1]2015年李克強(qiáng)總理在2015年“兩會(huì)”上提出“互聯(lián)網(wǎng)+”理念以來，能源互聯(lián)網(wǎng)成為業(yè)界的熱題，誰將成為下一個(gè)能源界的馬云？導(dǎo)致了整個(gè)能源系統(tǒng)的效率十分低下的原因是什么？廊坊新朝陽區(qū)塊泛能微網(wǎng)項(xiàng)目的成功運(yùn)行實(shí)現(xiàn)了能源互聯(lián)網(wǎng)“泛能網(wǎng)”的最佳實(shí)踐。項(xiàng)目通過采取系統(tǒng)能效理論以及利用泛能網(wǎng)技術(shù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)新朝陽周邊用戶互聯(lián)互通和微網(wǎng)內(nèi)客戶的交易與管理，提高已有供用能設(shè)施利用率，從而形成了高效互聯(lián)的冷熱電運(yùn)行模式，使能源利用效率得到顯著提高，將整體能源相應(yīng)利用效率從以往傳統(tǒng)熱電分產(chǎn)的40%至60%提升至85%以上。是能源互聯(lián)網(wǎng)“第五能源”的最佳實(shí)踐案例和創(chuàng)新。

Abstract： China's energy efficiency is low compared with developed countries and regions such as the United States， Europe and Japan. Many countries today call energy efficiency "the fifth energy" together with coal， oil and gas， water and nuclear energy. Since Premier Li Keqiang proposed the concept "Internet +" on NPC and CCPC in 2015， energy Internet has become the industry's hot topic. Who will become the next energy MA Yun in energy field？ What is the reason why the efficiency of the entire energy system is very low？ The successful operation of Langfang new Chaoyang block ubiquitous -micro-network project achieves the best practice of energy Internet "ubiquitous network". Through the adoption of the system energy efficiency theory and the use of ubiquitous network technology， the project will realize the transaction and management of the new users and the management of the customers in the new Chaoyang， and improve the utilization rate of the existing facilities， thus forming a highly efficient interconnection of cold and heat operation mode， so that the efficiency of energy use can be significantly improved， the overall utilization of energy efficiency can be improved from the previous traditional thermoelectric production of 40% to 60% to 85% or more. It is the best practice case and innovation of energy Internet "the fifth energy".

關(guān)鍵詞：能源效率；能源互聯(lián)網(wǎng)；最佳實(shí)踐

Key words： energy efficiency；energy Internet；best practice

中圖分類號(hào)：TE6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2017）21-0252-03

1 中國目前分布式能源使用現(xiàn)狀及存在問題

在很長一段時(shí)間內(nèi)，人們?cè)谙鄳?yīng)能源的實(shí)際生產(chǎn)以及具體利用方式上均是一種相互割裂的“豎井式”思維，各種能源各自垂直使用而未相互打通和相互轉(zhuǎn)換，造成了許多重復(fù)建設(shè)以及浪費(fèi)的現(xiàn)象。能源設(shè)施利用率普遍都40%以下，造成了設(shè)備利用的浪費(fèi)。[2]主要存在的問題如下：

1.1 缺乏可供借鑒的清潔能源互聯(lián)網(wǎng)先進(jìn)理念。能源規(guī)劃更多側(cè)重供能端垂直縱向規(guī)劃和涉及，沒有對(duì)需求端冷、熱、電、氣等綜合系統(tǒng)考慮。產(chǎn)能設(shè)備匹配不合理，資源設(shè)備浪費(fèi)嚴(yán)重。

1.2 缺乏系統(tǒng)能效平臺(tái)與技術(shù)突破。能源生產(chǎn)、傳輸、存儲(chǔ)、消費(fèi)及能源市場(chǎng)沒有運(yùn)用能源互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)進(jìn)行形成深度融合。

1.3 缺乏能源信息供需之間大數(shù)據(jù)支撐。無論是區(qū)域、工業(yè)，亦或是家庭，之前的能源供需相應(yīng)體系中，氣、電、熱等相應(yīng)能源系統(tǒng)均以一衶割裂的狀態(tài)而存在，缺乏大數(shù)據(jù)支撐，造成供需間信息不對(duì)稱，這就導(dǎo)致了整個(gè)能源系統(tǒng)的效率十分低下。

2 對(duì)策及應(yīng)對(duì)措施

以恰當(dāng)?shù)氖侄螒?yīng)對(duì)氣候變化問題，以此來改善環(huán)境，推動(dòng)能源革命，其關(guān)鍵作用不僅僅在于能源問題以及環(huán)境問題，其同樣關(guān)乎一個(gè)國家是否能健康持續(xù)發(fā)展。[3]為此，要徹底解決以上存在的諸多問題，必須在能源從生產(chǎn)到傳輸、消費(fèi)等一系列環(huán)節(jié)進(jìn)行能源革命，并制定切實(shí)可行的對(duì)策及關(guān)鍵舉措。

2.1 企業(yè)層面要積極探索互聯(lián)網(wǎng)能源商業(yè)模式

從微觀角度，即企業(yè)角度提出互聯(lián)網(wǎng)能源理念，互聯(lián)網(wǎng)能源作為由客戶相應(yīng)角度出發(fā)進(jìn)而構(gòu)建出的一項(xiàng)能源生產(chǎn)消費(fèi)模式，其主要表現(xiàn)為壟斷，屬于去中心化的“無中心網(wǎng)絡(luò)”。其實(shí)，“泛能網(wǎng)”是由新奧集團(tuán)首次提出的，這一模式早就已經(jīng)被相關(guān)決策單位納入可選策略中去了。其內(nèi)涵主要體現(xiàn)在：其結(jié)構(gòu)上比較重視可再生能源，化石能源以及氣體能源次之，由于環(huán)境背景的不同所呈現(xiàn)出來的多元能源結(jié)構(gòu)。然后，說明以分布式作為中心，集中式為輔，進(jìn)而共同發(fā)展的相應(yīng)供應(yīng)模式。另外，強(qiáng)調(diào)了供需互動(dòng)、梯級(jí)利用、高效智能的用能方式。泛能網(wǎng)能夠?qū)⑿畔?、能量和物質(zhì)通過協(xié)同耦合而融為一體的智能能源網(wǎng)絡(luò)體系。[4]目前新奧集團(tuán)已成功突破技術(shù)壁壘，并在肇慶新區(qū)、河北廊坊、福建泉州等地開展泛能網(wǎng)規(guī)劃工作。

2.2 政府層面要以互聯(lián)網(wǎng)+智慧能源為主導(dǎo)的新能源體系重構(gòu)。從宏觀角度即頂層設(shè)計(jì)層面提出能源互聯(lián)網(wǎng)概念，2016年2月29日國家發(fā)改委、國家能源局、工業(yè)和信息化部聯(lián)合下發(fā)《關(guān)于推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源發(fā)展的指導(dǎo)意見》，能源互聯(lián)網(wǎng)的春天到來了，通過從國家層面建設(shè)能源互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施，構(gòu)建智能化生態(tài)體系，建立互聯(lián)網(wǎng)交易平臺(tái)，推動(dòng)關(guān)鍵技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)化體系建設(shè)。

2.3 行業(yè)層面要搭建能效平臺(tái)，促使行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制落地。從行業(yè)角度電改9號(hào)文的實(shí)施，真正做到了抓住中間，放開兩頭，從供能測(cè)到需求測(cè)引入競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制，政府主要負(fù)責(zé)監(jiān)管，推進(jìn)能源互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。

3 以廊坊新朝陽區(qū)塊實(shí)現(xiàn)能源互聯(lián)網(wǎng)的最佳實(shí)踐

該項(xiàng)目于2015年5月18日在河北經(jīng)濟(jì)貿(mào)易洽談會(huì)上成功展示，并被國家標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)評(píng)為國家標(biāo)準(zhǔn)化示范項(xiàng)目，同時(shí)該項(xiàng)目榮獲國家分布式能源特等獎(jiǎng)。

3.1 項(xiàng)目背景

新朝陽區(qū)塊為廊坊市比較核心的商住聚集區(qū)。涵蓋了新朝陽購物中心、樂晟廣場(chǎng)、北華航、管道局熱力三處（國際飯店、設(shè)計(jì)大廈、管道博物館、住宅小區(qū)）等不同業(yè)態(tài)，總計(jì)人口達(dá)到了5.7萬人。在此居住的大部分居民其相應(yīng)自有設(shè)施供能排放大，設(shè)施利用率普遍在30%～50%，倘若用燃?xì)忮仩t來替換當(dāng)前的燃煤鍋爐，會(huì)給政府帶來不小的財(cái)政壓力，用戶用能實(shí)際成本高，但設(shè)備利用率普遍不高，供能投入較高。[5]

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3.2 項(xiàng)目存在的問題與分析

在廊坊新朝陽泛能微網(wǎng)改造之前，各客戶相應(yīng)主體間均需要面臨資源以及設(shè)備浪費(fèi)的這一情況。相互毗鄰的中石油管道局的員工宿舍、華北航天大學(xué)、兩個(gè)大型商場(chǎng)均需要供暖或制冷。華北航天大學(xué)，有三個(gè)燃煤鍋爐以及兩個(gè)大商場(chǎng)的鍋爐不僅僅需要供暖，也在制冷。而管道局宿舍的三臺(tái)燃?xì)忮仩t一年僅僅需要工作4個(gè)月，余下幾個(gè)月并不對(duì)其進(jìn)行使用。按照我國新公布的減排標(biāo)準(zhǔn)，大學(xué)以及商場(chǎng)的燃煤鍋爐均應(yīng)該重建。倘若按自己實(shí)際的能源供然后進(jìn)行重建，這兩家均應(yīng)該投入超過千萬元的資金。

3.3 關(guān)鍵對(duì)策與最佳實(shí)踐

3.3.1 根據(jù)業(yè)態(tài)分布、供能分散、用能穩(wěn)定、經(jīng)營良好等原則設(shè)計(jì)，構(gòu)建能源互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)。作為在廊坊搭建的全國首個(gè)泛能微網(wǎng)。在設(shè)計(jì)廊坊泛能網(wǎng)時(shí)候，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)遵循8大原則，具體如下：①供用能的交易和微網(wǎng)價(jià)值最大化；②釋放存量設(shè)備為主，確保增量投資能夠達(dá)到最小值，從而使單位投資獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益；③通過組網(wǎng)實(shí)現(xiàn)“閑置”與“缺口”的對(duì)接，通過能效平臺(tái)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)內(nèi)客戶交易與管理；④優(yōu)化既有管路與閑置設(shè)備；⑤按供能成本由低到高選擇閑置設(shè)備為網(wǎng)內(nèi)供能；⑥充分挖掘覆蓋區(qū)域內(nèi)可利用資源，增加CCHP降低供能成本；⑦天然氣分布式能源站遵循電能發(fā)電并網(wǎng)、園區(qū)自用的原則，將余熱進(jìn)行充分的利用，系統(tǒng)設(shè)備配置以及具體的運(yùn)行模式需要通過相應(yīng)的研究分析再確定；⑧系統(tǒng)設(shè)備成熟可靠，保障穩(wěn)定運(yùn)行。項(xiàng)目組在經(jīng)過篩選后，選擇廊坊新朝陽購物中心一期、樂晟廣場(chǎng)、北華航天工業(yè)學(xué)院、管道局熱力三處、國際飯店、設(shè)計(jì)大廈作為網(wǎng)內(nèi)客戶，其具體特點(diǎn)定位如表1所示。

3.3.2 營造共享的能源互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)體系，建立新型能源交易和管理體系。該項(xiàng)目巧妙耦合多種供能方式，匹配“缺口”及“閑置”在該區(qū)域內(nèi)建設(shè)泛能微網(wǎng)。冬季，熱力三處作為供能戶，用自身產(chǎn)生熱滿足自身之外，還可以給華航及樂晟供熱，新朝陽由于是蓄熱裝置，可根據(jù)各運(yùn)行時(shí)段成本來選擇供熱或利用熱力三處熱源；夏季，華航無需供冷需求，樂晟與新朝陽采用電制冷+蓄冰供冷，運(yùn)行效益明顯高于網(wǎng)內(nèi)燃?xì)忮仩t+溴化鋰吸收式制冷機(jī)，因此優(yōu)先選擇電制冷供冷。設(shè)計(jì)時(shí)，還考慮網(wǎng)內(nèi)安全性和控制性，因此在網(wǎng)內(nèi)并網(wǎng)處均設(shè)置換熱器同時(shí)假設(shè)電動(dòng)控制閥等裝置。

該網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)與搭建不僅可以滿足網(wǎng)內(nèi)各客戶的要求，同時(shí)還具有以下優(yōu)勢(shì)：①實(shí)現(xiàn)各客戶之間的互聯(lián)互通；②實(shí)現(xiàn)網(wǎng)內(nèi)用戶單純的產(chǎn)能或耗能單位同時(shí)具備產(chǎn)能和耗能供能的綜合體轉(zhuǎn)移；③網(wǎng)內(nèi)各用戶，通過余能交易不僅能提高設(shè)備的利用率，同時(shí)還能獲得收益；④各個(gè)用戶可如“淘寶”一般，在平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)平等交易，提高用戶積極性；⑤各個(gè)用戶通過微網(wǎng)實(shí)現(xiàn)互為備用，提高用戶用能的安全性。

3.4 項(xiàng)目價(jià)值與意義。該項(xiàng)目的大膽創(chuàng)新與嘗試，打破了以往供能的思路，開拓區(qū)域網(wǎng)絡(luò)化供能的先河，該項(xiàng)目的推廣將為商業(yè)、環(huán)境兩方面帶來優(yōu)勢(shì)。新朝陽泛能微網(wǎng)在廊坊市大力推廣后將提高已有能源設(shè)施利用率30%以上，降低能源設(shè)施50%以上，節(jié)約用能成本15%左右，區(qū)域內(nèi)的智能化覆蓋率可以達(dá)到80%。方案的節(jié)能減排效果也非常顯著，對(duì)比原有方案，泛能微網(wǎng)能實(shí)現(xiàn)更低的排放量，其中CO2排放減少25755噸，SO2排放減少24噸，NOX排放減少41噸，煙塵排放減少20噸。

4 結(jié)論及建議

筆者認(rèn)為，在中國現(xiàn)行的環(huán)境與經(jīng)濟(jì)增長日益矛盾凸顯的情形下，建議在構(gòu)建能源互聯(lián)網(wǎng)時(shí)應(yīng)考慮如下幾點(diǎn)：一是從企業(yè)層面，泛能網(wǎng)的商業(yè)化推廣，需要做好頂層設(shè)計(jì)（泛能規(guī)劃）、抓好單體建設(shè)（泛能站）、推動(dòng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建（區(qū)域泛能微網(wǎng)）三個(gè)層面以及維度相互協(xié)作發(fā)展，進(jìn)而發(fā)揮資源、設(shè)施以及交易相應(yīng)的價(jià)值，達(dá)到能源結(jié)構(gòu)、利用方式等方面與總體的平衡，促進(jìn)區(qū)域能源相應(yīng)體系進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)。二是從國家層面，加強(qiáng)能源互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)建設(shè)，建設(shè)能源生產(chǎn)消費(fèi)的智能化體系，多能協(xié)同的綜合能源網(wǎng)絡(luò)，建立市場(chǎng)化的交易機(jī)制。推動(dòng)市場(chǎng)化改革，以客戶需求為導(dǎo)向，發(fā)揮市場(chǎng)在資源配置中的作用。三是從技術(shù)層面，能源互聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)。核心技術(shù)的支撐是項(xiàng)目成敗的關(guān)鍵，通過技術(shù)產(chǎn)品創(chuàng)新，可以促使泛能微網(wǎng)項(xiàng)目更加科學(xué)規(guī)范合理的進(jìn)行，以便于將其推廣至全國各地。獲取最大化的經(jīng)濟(jì)效益以及社會(huì)效益，對(duì)國家加快能源消費(fèi)革命進(jìn)程、增強(qiáng)能源實(shí)際利用效率以及促進(jìn)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展均具有積極影響。

參考文獻(xiàn)：

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[2]王趙賓.泛能微網(wǎng)構(gòu)建一個(gè)多贏的能源系統(tǒng)[J].科學(xué)中國， 2016-01-21.

[3]中國再謀能源新局.中央政府門戶網(wǎng)站 www.gov.cn 2015-11-10 11：06 來源：瞭望.